שסתומי מימן נוזליים מנקודת מבט בתעשייה

למימן נוזלי יתרונות מסוימים באחסון ותחבורה. בהשוואה למימן, מימן נוזלי (LH2) הוא בעל צפיפות גבוהה יותר ודורש לחץ נמוך יותר לאחסון. עם זאת, מימן צריך להיות -253 מעלות צלזיוס כדי להפוך לנוזל, מה שאומר שהוא די קשה. טמפרטורות נמוכות קיצוניות וסיכוני דליקות הופכים את מימן נוזלי למדיום מסוכן. מסיבה זו, אמצעי בטיחות קפדניים ואמינות גבוהה הם דרישות בלתי מתפשרות בעת תכנון שסתומים ליישומים הרלוונטיים.

מאת Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet

Velan Valve (Velan)

יישומים של מימן נוזלי (LH2).

נכון לעכשיו, משתמשים במימן נוזלי ומנסה לשמש באירועים מיוחדים שונים. ב- Aerospace הוא יכול לשמש כדלק משיקת טילים ויכול גם לייצר גלי הלם במנהרות רוח טרנסוניות. מגובה על ידי "מדע גדול", מימן נוזלי הפך לחומר מרכזי במערכות מוליכות -על, מאיצות חלקיקים ומכשירי היתוך גרעיניים. ככל שרצונם של אנשים לפיתוח בר -קיימא גדל, מימן נוזלי שימש כדלק על ידי יותר ויותר משאיות וספינות בשנים האחרונות. בתרחישי היישום שלעיל, חשיבותם של שסתומים ברורה מאוד. הפעולה הבטוחה והאמינה של שסתומים היא חלק בלתי נפרד מהמערכת האקולוגית של שרשרת האספקה ​​המימן נוזלית (ייצור, תחבורה, אחסון והפצה). פעולות הקשורות למימן נוזלי מאתגרות. עם יותר משלושים שנה של ניסיון ומומחיות מעשית בתחום שסתומי הביצועים הגבוהים עד -272 מעלות צלזיוס, ולן היה מעורב בפרויקטים חדשניים שונים מזה זמן רב, וברור שהוא זכה באתגרים הטכניים של שירות מימן נוזלי עם כוחו.

אתגרים בשלב העיצוב

לחץ, טמפרטורה וריכוז מימן הם כולם גורמים עיקריים שנבדקים בהערכת סיכונים בעיצוב שסתום. על מנת לייעל את ביצועי השסתום, בחירת העיצוב והחומרים ממלאים תפקיד מכריע. שסתומים המשמשים ביישומי מימן נוזליים עומדים בפני אתגרים נוספים, כולל ההשפעות השליליות של מימן על מתכות. בטמפרטורות נמוכות מאוד, חומרי השסתום צריכים לא רק לעמוד בהתקפה של מולקולות מימן (חלק ממנגנוני ההידרדרות הנלווים עדיין מתווכחים באקדמיה), אך עליהם לשמור גם על פעולה תקינה במשך זמן רב לאורך מחזור חייהם. מבחינת הרמה הנוכחית של פיתוח טכנולוגי, בענף יש ידע מוגבל על תחולתם של חומרים לא מתכתיים ביישומי מימן. בבחירת חומר איטום, יש לקחת בחשבון גורם זה. איטום אפקטיבי הוא גם קריטריון ביצועים עיצובי עיצובי. יש הפרש טמפרטורה של כמעט 300 מעלות צלזיוס בין מימן נוזלי לטמפרטורת הסביבה (טמפרטורת החדר), וכתוצאה מכך שיפוע טמפרטורה. כל רכיב בשסתום יעבור דרגות שונות של התרחבות תרמית והתכווצות. אי התאמה זו יכולה להוביל לדליפה מסוכנת של משטחי איטום קריטיים. הידוק האיטום של גזע השסתום הוא גם מוקד העיצוב. המעבר מקור לחם יוצר זרימת חום. חלקים חמים של אזור חלל המונט עשויים להקפיא, מה שעלול לשבש את ביצועי איטום הגזע ולהשפיע על יכולת פעילות השסתום. בנוסף, הטמפרטורה הנמוכה ביותר של -253 מעלות צלזיוס פירושה שטכנולוגיית הבידוד הטובה ביותר נדרשת כדי להבטיח שהשסתום יכול לשמור על מימן נוזלי בטמפרטורה זו תוך צמצום הפסדים הנגרמים כתוצאה מרתיחה. כל עוד יש חום המועבר למימן נוזלי, הוא יתאדה וידלף. לא רק זה, עיבוי חמצן מתרחש בנקודת השבירה של הבידוד. ברגע שחמצן בא במגע עם מימן או דליקים אחרים, הסיכון לאש עולה. לפיכך, בהתחשב בסיכון השריפה שעומדים בפני שסתומים, יש לתכנן שסתומים עם חומרים מוגנים לפיצוץ בראש, כמו גם מפעילים עמידים בפני אש, מכשור וכבלים, והכל עם האישורים המחמירים ביותר. זה מבטיח כי השסתום פועל כראוי במקרה של שריפה. לחץ מוגבר הוא גם סיכון פוטנציאלי שיכול להפוך את השסתומים לבלתי ניתנים להפעלה. אם מימן נוזלי נלכד בחלל גוף השסתום והעברת חום ואידוי מימן נוזלי מתרחשים בו זמנית, הוא יגרום לעלייה בלחץ. אם יש הפרש לחץ גדול, מתרחש cavitation (cavitation)/רעש. תופעות אלה יכולות להוביל לסוף מוקדם של חיי השירות של השסתום, ואף לסבול הפסדים עצומים כתוצאה מפגמים בתהליכים. ללא קשר לתנאי ההפעלה הספציפיים, אם ניתן לשקול את הגורמים לעיל במלואם וניתן ליטול אמצעי נגד תואמים בתהליך התכנון, זה יכול להבטיח את הפעולה הבטוחה והאמינה של השסתום. בנוסף, ישנם אתגרים עיצוביים הקשורים לנושאים סביבתיים, כמו דליפה נמלטת. מימן הוא ייחודי: מולקולות קטנות, חסרות צבע, חסרות ריח ונפיץ. מאפיינים אלה קובעים את ההכרח המוחלט של דליפת אפס.

בצפון לאס וגאס בחוף המערבי תחנת הנזילה מימן,

מהנדסי שסתום Wieland מספקים שירותים טכניים

פתרונות שסתום

ללא קשר לפונקציה ולסוג הספציפי, שסתומים עבור כל יישומי המימן הנוזלים חייבים לעמוד בדרישות הנפוצות. דרישות אלה כוללות: חומר החלק המבני חייב להבטיח כי היושרה המבנית נשמרת בטמפרטורות נמוכות במיוחד; על כל החומרים להיות בעלי תכונות בטיחות אש טבעיות. מאותה סיבה, אלמנטים איטום ואריזת שסתומי מימן נוזליים חייבים לעמוד בדרישות הבסיסיות שהוזכרו לעיל. נירוסטה אוסטניטית היא חומר אידיאלי לשסתומי מימן נוזליים. יש לו חוזק השפעה מצוין, אובדן חום מינימלי ויכול לעמוד בדרגת טמפרטורה גדולה. ישנם חומרים אחרים המתאימים גם לתנאי מימן נוזלי, אך מוגבלים לתנאי תהליך ספציפיים. בנוסף לבחירת החומרים, אין להתעלם מפרטי עיצוב מסוימים, כמו הרחבת גזע השסתום ושימוש בעמודת אוויר כדי להגן על אריזת האיטום מפני טמפרטורות נמוכות קיצוניות. בנוסף, הרחבת גזע השסתום יכולה להיות מצוידת בטבעת בידוד כדי למנוע עיבוי. תכנון שסתומים על פי תנאי יישום ספציפיים עוזר לתת פתרונות סבירים יותר לאתגרים טכניים שונים. Vellan מציע שסתומי פרפר בשני עיצובים שונים: שסתומי פרפר אקסצנטריים אקסצנטריים כפולים ומשולשים. לשני העיצובים יכולת זרימה דו כיוונית. על ידי תכנון צורת הדיסק ומסלול הסיבוב, ניתן להשיג חותם הדוק. אין חלל בגוף השסתום בו אין מדיום שיורי. במקרה של שסתום הפרפר האקסצנטרי הכפול של ולן, הוא מאמצ את תכנון הסיבוב האקסצנטרי של הדיסק, בשילוב עם מערכת האיטום הוולפלקסית הייחודית, כדי להשיג ביצועי איטום שסתום מצוינים. עיצוב פטנט זה יכול לעמוד אפילו בתנודות טמפרטורה גדולות בשסתום. לדיסק האקסצנטרי המשולש Torqseal יש גם מסלול סיבוב מעוצב במיוחד המסייע להבטיח שמשטח איטום הדיסק נוגע רק במושב ברגע להגיע למיקום השסתום הסגור ואינו מגרד. לפיכך, מומנט הסגירה של השסתום יכול להניע את הדיסק להשגת ישיבה תואמת, ולייצר אפקט טריז מספיק במצב השסתום הסגור, תוך יצירת קשר באופן שווה עם כל היקף משטח איטום המושב. עמידה במושב השסתום מאפשרת לגוף השסתום והדיסק לקבל פונקציה "התאמה עצמית", ובכך להימנע מהתקף הדיסק במהלך תנודות הטמפרטורה. פיר שסתום הנירוסטה המחוזק מסוגל למחזורי הפעלה גבוהים ופועל בצורה חלקה בטמפרטורות נמוכות מאוד. העיצוב האקסצנטרי הכפול Velflex מאפשר לשירות את השסתום באופן מקוון במהירות ובקלות. בזכות הדיור הצדדי ניתן לבדוק או לשירות את המושב והדיסק ישירות, ללא צורך לפרק את המפעיל או את הכלים המיוחדים.

Tianjin Tanggu Seal Seal Valve Co., Ltdתומכים בשסתומים יושבים טכנולוגיים מאוד מתקדמים, כולל ישיבה גמישהשסתום פרפר רקיק, שסתום פרפר שסתום, שסתום פרפר קונצנטרי של אוגן כפול, שסתום פרפר אקסצנטרי של אוגן כפול,מסלול Y., שסתום איזון,שסתום בדיקת צלחות כפולוכו '